Por que água e óleo não se misturam? - John Pollard

Veja a lição completa: http://ed.ted.com/lessons/why-don-t-oil-and-water-mix-john-pollard

O sal se dissolve na água; o óleo não. Mas por quê? Você pode imaginar um copo d'água como uma grande dança, em que as moléculas de água estão o tempo todo trocando de parceiras -- e elas preferem bem mais dançar com um íon de sal. John Pollard explica como dois princípios de química, a energética e a entropia, regem essa pista de dança.

Lição de John Pollard, animação de Andrew Foerster.

Por que o sal se dissolve
na água e o óleo não?

Bem, em uma palavra: química.

Mas isso não é suficiente, certo?

Bem, a razão pela qual o sal
se dissolve na água e o óleo não

se resume às duas grandes razões

pelas quais tudo acontece:
a energética e entropia.

A energética lida principalmente

com as forças de atração entre as coisas.

Quando vemos óleo ou sal na água,

nosso foco são as forças
entre as partículas

em uma escala extremamente pequena,

em nível molecular.

Para se ter uma ideia dessa proporção,

num copo com água,
existem mais moléculas

do que estrelas conhecidas no universo.

Mas todas essas moléculas
estão em movimento constante,

movimentando-se, vibrando e girando.

O que impede que quase todas as moléculas

simplesmente saiam voando do copo

são as interações de atração
entre as moléculas.

A força das interações
entre a água e outras substâncias

é o que queremos dizer com "energética".

Pode-se imaginar as moléculas
de água como que numa dança constante,

meio como uma dança de quadrilha,

na qual elas constantemente
e aleatoriamente trocam de parceiras.

De forma simples,
a habilidade que as substâncias

têm de interagir com a água,

contrabalanceadas pela forma
como elas se separam,

como a água interage consigo mesma,

em grande parte explica

por que certas coisas
se misturam bem com a água

e outras não.

A entropia basicamente descreve

a forma como as coisas
e a energia podem se organizar,

com base no movimento aleatório.

Por exemplo,
imagine o ar em uma sala.

Imagine todas as diferentes
disposições possíveis

no espaço, para as trilhões de partículas

que compõem o ar.

Algumas dessas disposições

talvez mostrem todas as moléculas
de oxigênio deste lado

e todas as moléculas de nitrogênio
daquele lado, separadas.

Mas a mais comum das possíveis disposições

é a em que as moléculas
se misturam umas com as outras.

Então, a entropia favorece a mistura.

A energética lida
com as forças de atração.

Então, se as forças de atração
estiverem presentes,

a probabilidade de algumas disposições
pode ser intensificada,

disposições em que as coisas
atraem-se entre si.

Então, é sempre o equilíbrio
entre essas duas coisas

que determina o que acontece.

Em nível molecular, a água
é composta de moléculas de água,

formadas por dois átomos
de hidrogênio e um átomo de oxigênio.

As moléculas de água
em estado líquido se atraem

numa dança de quadrilha
constante e aleatória

chamada de rede
de ligação de hidrogênio.

A entropia faz com que a quadrilha
continue o tempo todo.

Há sempre mais formas de disposição
das moléculas de água

numa dança de quadrilha,
se comparadas às moléculas de água

realizassem uma dança em fileiras.

Então, a dança de quadrilha é constante.

Assim, o que acontece quando
se põe sal na água?

Bem, em nível molecular,

o sal, na verdade, é composto
por dois íons diferentes,

o cloro e o sódio,

organizados como uma parede de tijolos.

Eles chegam para a dança

como um grande grupo em formação
e, a princípio, ficam meio de lado,

tímidos e um pouco relutantes
em se separarem

em íons individuais
para se juntarem à dança.

Mas, secretamente,
esses dançarinos tímidos

só precisam que alguém
os convide para dançar.

Então, quando a água
aleatoriamente esbarra em um deles

e os tira de seu grupo para dançar,

eles vão.

E, uma vez que entram na dança,
eles não saem mais.

Na verdade, a adição de íons de sal

acrescenta mais possíveis
posições de dança

na dança de quadrilha.

Então, para eles é melhor
que permaneçam dançando com a água.

Agora, vejamos o óleo.

Com o óleo, as moléculas
ficam meio que interessadas

em dançar com a água,

então a entropia favorece
que eles se juntem à dança.

O problema é que as moléculas de óleo
usam vestidos de baile gigantes,

e são bem maiores
que as moléculas de água.

Então, quando uma molécula
de óleo entra,

seu tamanho é realmente
problemático para a dança

e para a troca aleatória
de parceiros que a água realiza,

uma parte muito importante da dança.

Além disso,
elas não são boas dançarinas.

As moléculas de água tentam trazer
as moléculas de óleo para a dança,

mas elas ficam esbarrando
em seus vestidos

e ocupando todo o espaço
da pista de dança.

Há muitas outras formas de a água dançar

quando o óleo deixa a pista,

então a água repele o óleo,

empurrando-o de volta
para o banco, com os outros.

Assim que um grande
número de "óleos"

tiverem sido postos de escanteio,

eles se reúnem para se compadecerem

sobre como a água é injusta

e se juntam, formando um grupo.

Então, é essa combinação
de interações entre as moléculas

e as disposições possíveis para elas

quando estão se movendo aleatoriamente
que indicam se vão se misturar.

Em outras palavras,
a água e o óleo não se misturam

porque simplesmente
não são bons parceiros de dança.